Embalaža za hranoje pogosto posebej izdelan za ohranjanje svežine izdelkov tako, da jih izolira pred vlago, kisikom in celo svetlobo. Vendar pa lahko potrošniki tudi težko odprejo trdno, dobro zaprto embalažo. Posledica tega je, da proizvajalci embalaže včasih zarežejo ali preluknjajo pakete, da jih je lažje odpreti. Za veliko število proizvajalcev sladolednih kornetov,CO2 laserjiso zdaj nepogrešljiva tehnologija za doseganje hitrega natančnega perforiranja paketov.
Izziv embalaže
V tej posebni aplikaciji so bili korneti, polnjeni s sladoledom, pakirani v material, izdelan iz 70-80 mikronov debelega papirja, ki je bil na eni strani prevlečen s približno 20 mikronov debelo plastjo aluminijastega filma. Da bi olajšali odpiranje te embalaže, proizvajalec preluknja plast papirja, medtem ko plast aluminija pusti popolnoma nedotaknjeno. Ohranjanje aluminijaste plasti je potrebno za ohranitev mehanske stabilnosti embalaže, hkrati pa se izognemo ogrožanju funkcije embalaže za izolacijo pred vlago in kisikom.
Ko veliki proizvajalec embalaže za sladice na začetku razvije postopek perforacije, je jasno navedeno, da mora vsak nov pristop upoštevati več pomembnih meril. Prvič, postopek perforiranja je treba vključiti v obstoječo proizvodno linijo, kjer se škatle prenašajo po tekočem traku s hitrostjo tri na sekundo. Drugič, postopek perforacije bi moral izdelku dodati zelo majhen strošek na enoto. Nazadnje, novi postopek ne bi mogel razbarvati papirja ali povzročiti vidnih drobtin, ki bi ustvarili negativno zaznavo hrane pri potrošniku.
Proizvajalec embalaže je takoj ugotovil, da nobena od obstoječih mehanskih metod ne izpolnjuje vseh teh omejitev. Zlasti nobeno od tradicionalnih rezalnih orodij ne bi moglo doseči te stopnje natančnosti na hitrem tekočem traku. Tako se je podjetje obrnilo na izdelek za razvoj laserskega sistema,laserski čistilni sistem, za rešitev.
CO2 laserska rešitev
Sistem za perforacijo embalaže, razvit iz laserskega čistilnega sistema, združuje Coherent GEM-100 z optiko za ostrenje in 2D galvanometrski sistem skeniranja. GEM-100 je zvezni laser z izhodno močjo 100 W in je tudi nastavljiv po širini impulza, z modulacijo širine impulza od 60 % do 80 % delovnega cikla pa je zasnovan za ustvarjanje črtkanih črt na izdelku namesto neprekinjenih polne zarisane črte. laser se uporablja v različnih aplikacijah, kot so papir, lepenka, karton in karton.
V procesu obdelave je papir ploščat trikotnik. Laser izreže gladko krivuljo z dvema dodatnima "pomožnima črtama" na koncu vsake črte (za pomoč pri začetku trganja na točno pravi točki). Ta perforirana krivulja postane ravna črta, potem ko je plošča zvita in zlepljena v končno obliko stožca.
Hitrost tekočega traku je približno 1 meter/sekundo in ostaja konstantna, skener kompenzira to gibanje in med premikanjem reže izdelek. Ker je moč laserja fiksna (samo delovni cikel laserja je spremenljiv, konična moč pa je konstantna), je hitrost skeniranja edina delujoča spremenljivka. Če je rez preglobok ali preplitev, lahko spremenite hitrost skeniranja, da ponovno optimizirate ta proces.
Stvari, ki jih je treba upoštevati pri laserjih
Za to aplikacijo je bil izbran laser CO2, ker njegovo izhodno valovno dolžino 106-mikronov papir zlahka absorbira in aluminij močno odbija. To poenostavi in olajša popolno rezanje papirne plasti, medtem ko ostane aluminijasta plast nedotaknjena.
Coherentov laser GEM-100 nudi posebne prednosti. Prvič, njegova prepognjena struktura valovoda ga naredi zelo kompaktnega (glede na njegovo izhodno moč), saj je prostor pomemben dejavnik. Drugič, daje ±3 % stabilnost moči, ki je dovolj pod ±5 % znotraj zahtevanega okna obdelave. Meritev stabilnosti je dosežena z visoko učinkovitim sistemom vodnega hlajenja, ki zmanjša toplotno deformacijo resonančne votline, GEM-100 pa ima tudi dolgo resonančno votlino, ki vzdržuje veliko število sočasno pojavljajočih se vzdolžnih načinov, kar dodatno zmanjšuje nihanja moči zaradi kakršne koli spremembe načina.
Laserjeva dolga zložljiva votlina in patentirana optična zasnova zagotavljata dobro kakovost točkovnega vzorca, ki odpravlja napetostne sunke na strani z nižjo močjo, ki bi prej ožgali kot rezali papir. Drug dejavnik, ki preprečuje opekline, je hiter čas naraščanja in padca pulza. Čas vzpona te vrste laserja je naravno hiter, čas upadanja pa je treba nadzorovati z mešanjem plinov in tlakom, pri laserju GEM-100 pa sta bila ta posebej optimizirana za kratke čase upadanja impulza, s čimer se odpravi dolgo izpadanje moči, ki lahko povzroči opekline.
Skratka, laserska perforacija je proizvajalcem embalaže omogočila, da izboljšajo potrošniško izkušnjo svojih izdelkov, ne da bi bistveno povečali proizvodne stroške. Nepraktično bi bilo izvajati ta postopek z uporabo nelaserskih metod in samo CO2 laserji so sposobni realizirati to potrebno kombinacijo: izhodnih karakteristik, fizičnih karakteristik in skupnih stroškov lastništva, da bi bila ta aplikacija uspešna.
